Volfram Madeni Yeraltt Cevher Üretiminde Uygulanmahta Olan Kazı Yöntemi Dr. Halil KÖSE (*) Dr. Ahmet DEMİRCİ (**)

Transkript

1 Volfram Madeni Yeraltt Cevher Üretiminde Uygulanmahta Olan Kazı Yöntemi Dr. Halil KÖSE (*) Dr. Ahmet DEMİRCİ (**) ÖZET Bu yazıda, arakath kazı yöntemi, önce genel prensipleri ile, daha sonra Uludağ Volfram Madeninde uygulandığı şekli ile incelenmiştir. Uludağ Volfram Maden yatağının büyük boyutlara ve sağlam bir yapıya sahip oluşu ve aynt zamanda proseslerin kolay mekanize edilebilmesi bu kazı yönteminin yeraltı cevher üretiminde başarı ile uygulanmasını sağlamıştır. ABSTRACT This essay deals with the general principles of the sublevel»toping and its application at Uludağ tungsten mine. The massive characteristics of the mine and the possibilty of mechanisation in stoping processes enable the use of this method successfully in ore production. 1. GİRİŞ Bir maden ocağının emniyet ve ekonomi açısından başarısı, değerini saptayan özellikleri yanında, tatbik edilen kazı yöntemine de bağlıdır. Bu yüzden emniyetin artırılması, maliyetin düşürülmesi ve çalışma koşullarının sağlıklı olması için teknik gelişime paralel olarak yeni bir takım yöntemler geliştirilmiştir. Yeraltı maden İşletmecilİğîndeki yan prosesler (nakliye, hazırlık, vs.) son yıllarda büyük ölçüde (*) Maden Yflk. Müh. Uludafl Volfram Madeni (**) Miden Yük. Müh. Uludafl Volfram Madeni mekanize edilmiş olup, kazı işlevin deki proseslerin mekanize edilmesi üzerinde de yoğun çabalar harcanmaktadır. Madenlerde kazı işlevinden kaynaklanan sorunların en az düzeye indirilebilmesi için kazı yönteminin seçiminde çok dikkatli ve duyarlı davranılması ve genel olarak aşağıdaki kriterlerin gözönünde bulundurulması gerekmektedir. I. Teknik Yugulama a. Teknolojik makinalann kullanılabilmesi, b. Kazı yönteminin cevher yatağiiın boyutlarına uyabilmesi, c. Kazı yönteminin kayamekaniği açısından cev- 3

2 her yatağının özellikleriyle uyabilmesi, II. Emniyet a. Çalışma koşullarının emniyetli ve rahat olması, b. Yatağın ve kullanılan boşlukların emniyeti, c. Kullanılan malzemenin korunması, III. işletme Ekonomisi a. Uygun tenörlü cevher üretimi, b. Yatırım masraflarının az olması, c. Makİnalann kapasitesinin en iyi randıman verecek şekilde kullanılması, d. Kazı ve yan proseslerdeki işçilik ve malzeme giderinin az olması, IV. Ulusal Ekonomi a. Cevher kaybının mümkün olduğu kadar en az düzeyde tutulması, b. istihdam sorununun gözönüne alınması, c. Çevre kirlenmesi ve tabiat güzelliğinin bozulmasına neden olmaması. Yukarıda sıralanan kriterlere uyulması halinde, seçilen kazı yönteminin başarılı olması beklenir. 2. KAZI YÖNTEMİNE GENEL BAKIŞ Arakatlı kazı yöntemine göre işletilecek cevher yatağı önce planlı bir şekilde pano ve topuklara ayrılır. Her pano bloğundaki cevher kütlesi yatay veya düşey galeriler ile dilimitre ayrılır. Yatay yönde açılan galeriler ile arakatlar oluşturulur ve bu katlarda cevher üretimi İçin delme ve patlatma işlemleri yapılır. Aynca ah katta panodan patlatılmış olan cevheri çekebilmek İçin, değişik varyasyonlarla çekme noktaları haz r lan ir. Pano boşlukları arasında, tavanın göçmesini önlemek için bırakılmış olan topukların sonradan kazanılmasına veya olduğu gibi bırakılmasına ve eğer topuklar sonradan kazanı lacaksa, tavanın göçertmeli veya dolgu yapılarak göçertmesiz olarak bir işlem görmesine göre, metodun bir çok değişik uygulamaları ortaya çıkar. Yukarıda belirtilen bu kazı yönteminin başar il ive ekonomik bîr şekilde uygulanabilmesi için, genellikle aşağıda sıralanan koşulların yerine getirilmiş olması gerekmektedir. a. Cevher damar kalınlığının yeterli olması (en az 6 m), b. Cevher damar kalınlığının minimum düzeye erişmesi halinde dalım açısının 60 'den büyük olması, c. Cevherin ve yantaşın mukavemetinin yeterli olması ve çatlak fay gibi yapısal bozuklukların bulunmaması, d. Cevher hazırlama tekniğinin selektîf cevher üretimini şart koşmaması. Arakatlı kazı yöntemine göre cevher üretimi, aşağıda kısaca açıklanan üç ayrı şekilde yapılır: 2.1. YELPAZE ŞEKLİNDE DÜŞEY DELİK DELME İLE YAPILAN KAZI ŞEKLİ Bu sistemde, arakat galerileri ya Şekil 1. a'da görüldüğü gibi panonun sınırında, ya da Şekil 1. b'de ki gibi panonun ortasında üst üste düşecek şekilde açılırlar. Arakat galerisi planlanan kazı boşluğunun sınırında açılırsa, delip patlatma işleminden sonra daha düzgün bir yüzey elde edilir. Bunun için cevher sınırının düzgün olması gerekir. Delik delme işlemi iki ayrı galeriden yapıldığından, daha süratli bir şekilde delme işlemi tamamlanır, ancak diğerine karşın daha fazla arakat galerisi açma zorunluluğu vardır. Şekil 1. a ve 1. b arasındaki bîr diğer farkta yükleme noktalarının yapısından kaynaklanmaktadır. Şekil 1. a'da görülen sistem, yükleme prosesinin Scraper ile yapıldığı madenlerde uygulanır. Alt kesme galerisine yığılan patlatılmış cevher önce çekme noktalarından soraper galerisine çekilir, oradan skraper yardımıyla ana nakliye galerisine nakledilir. Şekil 1. b'de görülen sistem, LHD (load haul dump) nakliye sistemine göre hazırlanmıştır. Alt kesme galerisine biriken cevher, otoloderlerle yükleme noktalarından alınarak, ya kamyona yüklenir ya da yakındaki bir kuyuya boşaltılarak ana nakliye sistemine sevkedilir. Adı geçen her İki variasyonun nakliye sistemi yukarıda belirtildiği gibi ayrı olmakla beraber, kazı işlemi genelde prensip olarak değişmez. Şekilde gösterildiği biçimde açılan nakliye ve arakat galerilerinden sonra, panonun ön ve arka cephesinde alt kesme galerisinden başlamak üzere, pa- 4

3 Şekil I a-b. Yelpaze şeklinde delik delmeyle yapılan kazı tarzı 5

4 nonun en üst anırma kadar başvuranlar açılır. ön cepheye açılmış olan başyukan, panonun tüm ön kısmını kapsayacak bir şekilde genişletilerek panonun Ön cephesi kesilir. Bu işleme ilk kesme işlemi denir. Diğer başyukan da havalandırma, ikmal ve giriş çıkış yo H arı olarak kullanılır. Cevher üretimi için ön kesmeyi takiben alt kesme galerisinden yukarıya doğru yelpaze şeklinde delikler delinerek cevher akmasını sağlayacak bir açıda (50-60) alt kesme İşlemi yapılır. Alt kesme 5 ile 10 m civarında ilerlediği zaman birinci ve daha sonra ikinci arakat galerilerinden açılan ring şeklindeki deliklerle kademeli bir biçimde patlatma işlemi yapılır. Panonun ön cephesindeki ilerleme Şekil 1'de görüldüğü gibi genellikle merdiven şeklinde olur. Delikler, uzun delik delme makınaları ile açılır ve patlayıcı madde olarakda genellikle Amonyutrinitrate loto rin karışımı (ANFO) kullanılır PARALEL ŞEKİLDE DELİK DELME İLE YAPILAN KAZI TARZI Şekil 2'de görüldüğü gibi panonun sınırında veya ortasında, alt alta gelmek üzere arakat galerileri sürülür. Bu galerilere dik bir şekilde panonun Ön cephesinde bir sınırdan diğerine kadar uzanan patlama galerileri açılır. Bu galerilerden yukarıya ve aşağıya doğru birbirlerine paralel delikler 'elinerek kademeli bir şekilde patlatılır. Patlatır;.Reminder, sonra, patlatma galerileri yeniden? -, îarak işlem tekrarlanır. Yükleme sistemi de, ya Şekil 1. a'da görüldüğü gibi skraper taşımacılığına göre, ya da 1. b'deki gibi LHD sistemine göre dizayn edilir YELPAZE ŞEKLİNDE YATAY DELİK DELME İLE YAPILAN KAZI TARZI Bu metodda pano düşey yönde ve birbirlerine paralel şekilde açılan kuyular yardımı İle kazanılır. Alt kesme işleminin Şekil 3'deki gibi tamamlanmasından sonra, açılmış olan başyukanlardan alt kesme yüzeyine paralel yelpaze şeklinde delikler açılarak patlatılır. Cevherin ami bu variyasyonda yatay değîlde düşey yönde yukarıya doğru ilerler. Yükleme sistemi ise birinci ve ikinci kazı tarzının aynısıdır. Vukanda açıklanan üç varyasyonun karşı laştırıl- Şekil 2. Paralel şekilde delik d<hme ile yapılan kazı tarzı

5 lanmıştır. (Şekil 4. a ve b). Bunun amacı cevher çekme noktalarının hangi sistemde daha pratik ve kullanışlı olduğunun saptanması ve buna dayanarak geleceğe yönelik planlamalarda uygun olan sistemin seçilmesidir. Şekil 3. Yelpaze şeklinde yatay yönde delik delme ile yapılan kazı tarzı masından görüleceği gibi; birinci varyasyonda bütün delikler boydan boya dinamit ile doldurulamadığından kazanılan ton basma cevher İçin gereğinden fazla delik delin ir. Ring şeklinde açılan deliklerin ait kısımları birbirlerine çok yakın olduğundan hepsinin alt bölümünün doldurulmasına gerek yoktur. Fakat bir ringdeki bütün delikler delme makinasının aynı pozisyonunda açılabildiğinden, makinanm her yeni delik için yeniden ayarlanmasına gerek kalmaz ve aynı zamanda delme ve patlatma prosesleri birbirlerinden bağımsız yapıldığından, önceden belirtilen dezavantaj nötürleşmiş olur. ikinci varyasyonda ton başına düşen delik miktarı az olmakla beraber, açılan patlatma galerisi miktarı artmaktadır. Aynca her delinecek delik İçin, delme makinastnın yeni baştan yerleştirilmesi ve ayarlanması gerekmektedir. Aynca delik delme esnasında yerin dar oluşu kaza tehlikesini artırmaktadır. Üçüncü varyasyon avantajı ve dezavantajı 1. varyasyona benzer. Bunlara ek olarak delik delmek İçin makinanm kuyu içinde açılan odaya yerleştirilmesi güç bir durum yaratır. 3. ULUDAĞ VOLFRAM MADENİNDE UYGULANAN ARAKATLI KAZI YÖNTEMİ Uludağ Volfram Madeni yeraltı işletmesinde şu anda iki ayn bölgeden; ocağın güney doğusundaki 2120 m kotundan ve güney batısındaki 2150 m kotundan cevher kazanılmaktadır, iki bölgedede arakatlı kazı yöntemi uygulanmakla beraber, cevher yükleme noktalan birbirlerinden çok farklı plan Şekil 4a-b. /120 ve 2150 katında uygulanan arakatlı kazı yöntemi 7

6 İki ayrı sisteminde temel esasları aşağıda kısaca izah edilmiştir m kotundaki panonun pazırlığına iki tane birbirine paralel ve aralarında 15 m mesafe bulunan galerilerin açılması ile başlamıştır. (Şekil 5). Bu galerilerin uzunlukları 70 m'dir ve bu uzunluk panonun uzunluğuna eşittirler. Bunlardan pano- nun tarn altma düşeni alt kesme, diğeri nakliye galerisi diye adlandırılırlar. Nakliyegalerisi ile altkesme galerisi her 15 metrede bir yükleme galerileri İle birbirlerine birleştirilmişlerdir. Alt katın hazırlığına paralel olarak, alt kesme galerisinden başlamak üzere, panonun tam ön ve arka cephesine düşecek şekilde yukarıya doğru çıkan birer başyukan yardımıyla birinci ve ikinci Şekil m katında uygulanan kazı yönteminin kesiti 8

7 arakat galerileri hazırlanmıştır. Panonun ön cephesinde açılan kuyu, panonun bütün ön kısmını kapsayacak şekilde genişletilerek ön kesme işlemi bitirilmiş olur. Bundan sonra cevher üretimi delme İşlemlerini takiben başlar. Alt kesme ve arakat galerilerine yerleştirilen Allmak delme maklnalan ile yelpaze şeklinde delikler depnlr ve Şekil 4. a'da görüldüğü gibi önce alt kesme, daha sonra birinci ve ikinci arakat ringleri kademeli olarak patlatılır. Patlatılarak alt kesme galerisine yığılan cevher Skraper vasıtası İle nakliye galerisine yerleştirilmiş olan zincirli konveyore çekilerek oradan da panonun sonuna kadar nakledibr ve voganlara yüklenerek konsantratöre sevk edilir m kotundaki panonun 2120 m kotundaki panodan ayrıcalığı sadece cevher yükleme noktalarının değişikliğinden kaynaklanmaktadır. Prensip olarak i kişide aynı kazı yöntemine dahildir m kotundaki panonun hazırlığına iki tane 100 m uzunluğunda birbirine paralel ve aralarında 40 m mesafe bulunan galerilerin açılması İle başlanmıştır. (Şekil 6). Başında ve sonunda birbirlerine bağlanan bu galeriler, cevher ve malzeme nakliyesi ve havalandırma görevlerini üstlenirler. Yukarıda adı geçen bu galeriler 10'ar metre aralıklarla Skraper galerileri ile birleştirilmişlerdir. Skraper galerilerinden başlamak üzere 7,5 m aralıklarla sağlı ve sollu ikişer tane 3,5 m boyunda, yukarı doğru cevher çekme bürleri açılmıştır. Skraper galerilerinin tavanından 1,5 m yukarıda çekme noktalarını birbirlerine birleştiren ve skraper galerisine paralel bir şekilde giden alt kesme galerileri meydana getirilmişlerdir. Bu hazırlıklara paralel olarak, panonun ön ve arka cephesinde birer başyukan ile 15'er metre aralıklarla birinci ve İkinci arakat galerileri açılmıştır. Bu İşlemlerden sonra, panonun ön cephesindeki kuyu panonun bütün ön kesimini kapsayacak şekilde genişletilerek, ön kesme İşlemi tamamlanmış olur. Kazı işlevi alt kesme ve arakat galerilerine yerleş- Şekli 6 a m katında uygulanan kazı yönteminin kesiti 9

8 Şekil 6 b tirilen delme makinaları ile açılan deliklerin kademeli bir şekilde patlatılma» ile yapılır. Patlatılarak alt kesme galerisine yığılan cevher gravitasyon etkisiyle çekme hürlerinden Skraper galerisine kadar oradan da Skraper ile nakliye galerisindeki zinciri Iİ konveyora yüklenen cevher kuyuya boşaltılarak alttan vagonlara doldurulur ve konsantratöre nakledilir. 4. ARAKATU KAZI YÖNTEMİNİN ULUDAĞ MADENİ KOŞULLARINA GÖRE DEĞERLENDİRİLMESİ 4.1. AVANTAJLAR 4.1. AVANTAJLAR 1. İşçiler kazı boşluklarına girmezler, sürekli olarak galerilerde çalışırlar, bu nedenle de iş koşulları oldukça emniyetlidir. 2. Delme işlemi radyal uzun delik delme makinaları ile yapılmaktadır. Patlatma işlemide ilerde ANFO ile yapılacaktır. Bu prosesler mekaniksel yolla yapıldıkları için kazı randımanı yüksektir. 3. Kazı yerinde tahkimat yapılmadığından ağaç sarfiyatı hiç yoktur. Dinamit kapsül ve enerji giderleride az olduğundan kazanılan cevherin maliyeti buna bağlı olarak düşüktür. 4. Kazı ve yükleme işlemleri ayn ayn noktalardan yapıldığından proseslerden birinin aksaması diğerlerini engellemez. 5. Uludağ Volfram Madeninde etkin olan hava şartları, açık işletmenin ancak yaz aylarında çalışabilmesine olanak tanımaktadır. Bu aylarda açık ve kapalı İşletmeden üretilen cevherin miktarı konsantratörün kapasitesinden fazla olduğundan, cevherin bir kısmının silolanmaa gerekmektedir. Yerüstünde İnşa edilecek bir silonun hem maliyeti yüksek olacağından hemde teknik açıdan bir çok sorunlar (kışın nemli cevherin donması gibi) meydana geleceğinden. 10

9 yeraltındaki kazı boşlukları gerek kapasite açısından, gerekse mukavemet açısından sik) vazifesini görecek bir yapıya sahiptir. Yaz aylarında İşletmeden üretilen fazla cevher, kuyular vasıtası ile boşluklara doldurularak, kış aylarında konsantratöre verilebilir. 6. Sistem göçertmesiz olduğu için çevre bozulması açısından sorun yaratmamaktadır DEZAVANTAJLAR 1. Cevherin jeolojik sınırlan İyi tespit edilemez ve panolar iyi planlanamazsa cevher yantaş karışmasına (cevher seyrelmesine) çok rastlanır. 2. Pano kazı İşleri tamamlandıktan sonra, topuk kazılması güçtür ve prosesler ağır ilerler. 1. Cummins, A3., Given IA SME Mining Engineering Handbook, Vol 1, Society of Mining Engineers of the American Institute of Mining Metallurgical and Petroleum Engineers Inc, New York Demirci A., Untersuchungen und aufbau eines Systems zur Auswahl von AbbauverfUhren, Dissertation an der Montanuniversitöt, Leoben- Avusturya Feetweis, G.B., Ober Abbauverfahren auf Stellstehenden G ongen, Anforderungen, Stand und Entwicklungsmoglichkeiten, Erzmetall H.1 S. 4148veH.2S Frltzsche, C.H., Bergbaukunde Band II. Springever lag, Berlin Topukların kurtarılması esnasında cevherin sey- 5. Glimm, W., Kali-und StehsaizbergbaU Band I. relme ve kayıp oranı yüksektir. VEB-Deutscher Verlağ ftir Grundstoffindustrie. Leipzrf SONUÇ, Bu yazıda, yeraltı metal İşletmeciliğinde çok rastlanan ve modern bir yöntem olan arakatlı kazı, genel prensipleri ile incelenmiş ve Uludağ Volfram \ Madeninde uygulanmakta olan variyasyonları kısaca anlatılmıştır. Gerek maden yatağının büyük boyutlara sahip oluşu ve gerekse yatağm ve yantaştmn yapısının mu- { 8. Metal madenlerinde yeraltı İşletme yöntemleri, kavemetli oluşu, bu kazı yönteminin Uludağ'da Ankara TMMOB Maden Mühendisleri Odası, başarı İle uygulanması olanağını vermiştir Proseslerin kolay mekanize edilebilmesinden dola- ç yi, iş randımanı yüksek, maliyeti düşük olan arakatlı kazı yönteminin iş koşullarında da yüksek bir emniyete sahip oluşu, metal madeni İşletmeciliğin- 1 de önemli bir yer atmasını sağlamıştır. Şimdiye kadar Uludağ Volfram Madeninde elde edilen tecrübelere dayanılarak bu metodun başarı ile uygulandığı söylenebilir JanePd T., Underground Mining of Hard Rock. Swedish mining mission USA Köse H., Anwerdungsbedingungen, Stand und Probleme des Strebbaus als Abbauverfahren. Diplomarbeit an dor Montan Universitat. Leoben-Avusturya Peele, R., Mining Engineers Handbook, John- Wiley and Sons, Inc. New York, O.Robert, S., Lewis, E.M., Elements of Mining, John Wiley and Sons Inc, New York, London, Sydney. 11. Sörkkö, P., Mining Methods in Finland, The Finnminers Group, KAYNAKLAR 12J5toces, B., Wahl und Beurteilung von Abbauverfahren İm Bergbau. Ferdinand Enke Verlag Stuttgart